鄂西南地区生态稳定性评价研究——以恩施自治州为例

詹 丽，张小月，黄 蓉

（三峡区域经济社会可持续发展三峡大学协同创新中心，湖北 宜昌 ４４３００２）

摘要：从自然环境状态、人为干扰状况两个方面遴选了１４项指标，建立了鄂西南地区生态稳定性评价指标体系；再采用差异系数法，确定了各指标的权重，进而建立了鄂西南地区生态稳定性评价模型。通过所建立的模型，对恩施自治州８县（市）的生态稳定性进行了评价。结果表明，自然环境状态最好的是咸丰县、鹤峰县；人为干扰状况最好的是宣恩县、鹤峰县、咸丰县；生态稳定性综合评价值较高的是咸丰县、宣恩县、鹤峰县。

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关键词 ：生态稳定性；变异系数法；鄂西南；恩施州

中图分类号：Ｐ９５ 文献标识码：A 文章编号：0439－８114（２０15）04－1002-05

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.04.060

收稿日期：２０１４－１１－２６

基金项目：国家自然科学基金青年项目（７１２０３１２３）；湖北省教育厅人文社会科学研究重点项目（２０１２Ｄ０２１）

作者简介：詹 丽（１９８０－），女，湖北蕲春人，副教授，博士，主要从事风险管理、旅游管理及区域可持续发展等方面的研究，（电话）１３２９４２４２４９０（电子信箱）ｚｈａｎｌｉｊｅｎｎｙ＠１２６．ｃｏｍ。

鄂西南地区主要包括湖北恩施土家族苗族自治州和宜昌市两个地市级行政区域，它北接鄂西北山区，东连江汉平原西侧的丘陵岗地，西界重庆市，南邻湖南省。该区属云贵高原东延部分，地形以山地为主。由于碳酸盐岩分布广泛，区内岩溶地貌发育十分普遍。该区域气候特征是少日照，多秋雨，河谷冬暖，垂直差异明显［１］。该区域水资源丰富，生物多样性好，植被覆盖率高，属于湖北省乃至全国重要的生态功能区。然而，长期以来该区的经济社会发展水平较低，该区民众迫切需要发展经济来摆脱贫困；但该区自身的地质地貌特征决定了该区生态环境具有较强的脆弱性，一旦被破坏，难以恢复［２］。对该区生态稳定性进行评价，可为该区的经济社会发展战略决策提供参考。

本研究从自然环境状态和人为干扰状况两个方面，遴选了１４项指标，构建了鄂西南地区生态稳定性评价指标体系；采用客观赋权法，即变异系数法，确定了各项指标的权重。以此为基础，对恩施土家族苗族自治州（以下简称“恩施自治州”或“恩施州”）下属８县（市）的生态稳定性进行了评价，以期为研究区经济社会与生态环境的协调发展提供参考依据。

１ 研究区概况与数据来源

１．１ 恩施自治州概况

恩施州地跨东经１０８°２３′１２′′－１１０°３８′０８′′，北纬２９°０７′１０′′－３１°２４′１３′′，位于云贵高原东延武陵山余脉与大巴山之间，州域东西最宽２２０ ｋｍ，南北最长２６０ ｋｍ，总面积２４ ０６１．２５ ｋｍ２。辖恩施、利川两市和建始、巴东、宣恩、来凤、咸丰、鹤峰６县，总人口４０３万。州境平均海拔１ ０００ ｍ，海拔１ ２００ ｍ以上的地区占总面积的２９．４％，海拔８００～１ ２００ ｍ的地区占４３．６％，海拔８００ ｍ以下的地区占２７％。州境内属亚热带山地湿润气候，自然环境随海拔不同垂直差异明显，构成了从南亚热带到寒温带各种动物、植物生存的环境，物种极为丰富。境内绝大部分是山地，有“八山半水分半田”之说。全州耕地面积约为３８万ｈｍ２，耕地构成是坡地多、平地少，旱地多、水田少，总体质量较低，没有一级地［３］。该区域面临的主要环境问题是水土流失与石漠化、干旱与洪涝、崩塌、滑坡、泥石流，居民生活、旅游发展、工业发展所造成的生活污染和固体废弃物、废水污染，以及工程建设所造成的生态破坏［１，４］。

受自然条件限制，该区交通较不发达，产业基础薄弱，经济社会发展水平相对落后，人民生活水平普遍不高，州内８县（市）均属于国家级贫困县，并被列为国家“十二五”规划扶贫开发整村推进区［２］。

１．２ 数据来源

各县（市）人口总数、城市人口数、国土面积、耕地总面积、坡耕地面积、公路总里程、固废无害化处理率、废水处理率、年空气质量优良天数等数据，来源于２０１２年恩施州统计年鉴［５］；各县（市）森林覆盖率、动植物物种数目、年均降雨量、年暴雨天数等，均来源于恩施州志和县（市）地方志；各县（市）土壤流失面积数据，来源于恩施州国土资源局。

２ 评价方法

２．１ 评价指标的选取

生态环境是以人类为主体、以其他生命物体和非生命物质为环境要素（如地形、土壤、气候、生物多样性等）所组成的综合体，除少量没有人类活动的区域外，生态环境的稳定性是在自然因素和人为因素的综合作用下形成的［６］。本研究对鄂西南地区的生态稳定性评价指标，即是从自然环境状态和人为干扰状况两个方面来遴选。在大量参阅相关文献的基础上［６－１２］，本研究选取了６项自然环境状态评价指标和８项人为干扰状况评价指标。

２．１．１ 自然环境状态 以前人的研究为基础，结合鄂西南地区的实际情况，本研究选取森林覆盖率、单位面积物种数目、水土流失面积百分比、年均降雨量、年暴雨天数、年空气质量优良天数等６项指标来评价鄂西南地区的自然环境状态（表１）。

１）森林覆盖率（％） （＋）：森林对地面有很好的保护作用，是对水土流失起到最大控制作用的因子。在植被覆盖良好的地区，即便是坡面，往往也不会有特别强烈的水土流失。反之，地面植被一旦遭受破坏，水土流失往往不可避免。因此，森林覆盖率是对区域生态环境起到积极作用的正向指标，在现有的研究中被广泛采用。

２）单位面积物种数目 （＋）：单位面积物种数目既体现了生物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性，是衡量一个地区生物资源丰富程度的一个客观指标。与森林覆盖率一样，单位面积物种数目（或生物多样性指数），也是区域生态质量评价中应用较为广泛的一项正向指标。

３）年均降雨量（ｍｍ／ａ） （＋）：降雨对生态环境的影响是多方面的。一方面，降雨是区域水资源的重要来源，对区域生态环境起到不可替代的积极作用。另一方面，若降雨过于集中，特别是单日降雨量过大，又可能引起洪涝、滑坡、泥石流等自然灾害。考虑到降雨对于生态环境的积极作用，本研究采用年均降雨量作为自然环境状态评价的正向指标。

４）年暴雨天数 （－）：如前所述，考虑到集中降雨对于生态环境的消极作用，本研究采用将年暴雨天数（即２４ ｈ降水量为５０ ｍｍ或以上强降雨的天数）作为自然环境状态评价的负向指标。

５）水土流失面积百分比 （－）：水土流失是鄂西南山区面临的主要环境问题之一，其直接后果就是使原本质量不高的耕地更加贫瘠，甚至导致石漠化［１］。因此，本研究选取水土流失面积百分比（即轻度以上侵蚀面积占国土总面积的比重）作为鄂西南地区自然环境状态评价的负向指标。

６）年空气质量优良天数 （＋）：在全国大部分地区空气质量日益下降、雾霾日益严重的情况下，空气质量的优劣成为区域自然环境状态衡量的一个有效指标，故本研究选取年空气质量优良天数作为鄂西南地区自然环境状态评价的正向指标。

２．１．２ 人为干扰状况 人为活动对生态环境的影响，既有积极的方面，也有不利的一面。本研究选取国家级自然保护区面积比率、人均耕地面积、固体废弃物无害化处理率、废水处理率等４项指标作为鄂西南地区人为干扰状况评价的正向指标，选取坡耕地百分比、人口密度、公路密度和城市化水平等４项指标作为人为干扰状况评价的负向指标（表１）。

１）国家级自然保护区面积比率 （＋）：国家级自然保护区的建立，一方面表明该地拥有“代表性的自然生态系统”、“珍稀濒危野生动植物物种的天然集中分布区”或“有特殊意义的自然遗迹”，是生态环境状况较好的地区；另一方面，更表明该地区可以依法得到特殊的保护和管理。因此，本研究选取国家级自然保护区面积比率（即国家级自然保护区面积占国土总面积的比重）作为鄂西南地区人为干扰状况评价的正向指标。

２）人均耕地面积 （＋）：在鄂西南地区，第二、三产业尚不发达，农业人口比重大。而人均耕地面积越少，当地居民的生存压力就会越大，生态环境的负荷也就越大［２］。因此，人均耕地面积可作为鄂西南地区人为干扰状况评价的正向指标。

３）固废无害化处理率 （＋）：固体废弃物的无害化处理、废水处理和工业烟尘的达标排放，是生态环境保护的基本要求。考虑到在自然环境状态评价中已经设有“年空气质量优良天数”指标，在人为干扰状况评价时，拟不考虑工业烟尘排放达标状况，仅考虑固体废弃物的无害化处理、废水处理情况。因此，固体废弃物的无害化处理率被遴选为鄂西南地区人为干扰状况评价的正向指标。

４）废水处理率 （＋）：如前所述，本研究拟采用废水处理率作为鄂西南地区人为干扰状况评价的正向指标。

５）坡耕地百分比 （－）：过度开垦坡地，是山区水土流失、土地退化的主要原因之一［１１］。本研究选取坡耕地百分比（即坡度≥２５°的耕地占耕地总面积的比重）作为鄂西南地区人为干扰状况评价的负向指标。

６）人口密度 （－）：人口密度越大，人类活动强度越大，生态环境的负荷也就越大［２］。因此，人口密度可作为鄂西南地区人为干扰状况评价的负向指标。

７）公路密度 （－）：公路密度越大，表明人类活动对环境的影响强度越大。因此，本研究选取公路密度作为鄂西南地区人为干扰状况评价的负向指标。

（８）城市化水平（－）：城市化水平（即城镇人口占总人口的比重）越高，人类活动对自然环境的干扰强度越大，生态环境的稳定性越低。因此，本研究选取城市化水平作为鄂西南地区人为干扰状况评价的负向指标。

２．２ 指标数据标准化

为了消除各评价指标量纲不同所带来的影响，需要对样本数据进行无量纲化处理，即数据的标准化。本研究采用的数据标准化方法为功效系数法［１３］。

具体地，正向指标的标准化方法为：

ｙｉｊ＝（ｘｉｊ－ｘｊｍｉｎ）／（ ｘｊｍａｘ－ ｘｊｍｉｎ） （１）

负向指标的标准化方法为：

ｙｉｊ＝１－（ｘｉｊ－ｘｊｍｉｎ）／（ ｘｊｍａｘ－ ｘｊｍｉｎ） （２）

式（１）、式（２）中，ｘｉｊ表示第i个样本（ｉ＝１，２，……８ ）第j项指标（ｊ＝１，２，……１４）的指标取值，ｙｉｊ为ｘｉｊ的无量纲化取值（ｙｉｊ∈［0，1］）。

按上述方法计算的８县（市）各项指标无量纲化的标准化数据见表２。

２．３ 指标权重的确定

对于各指标评价权重的确定，本研究拟采用客观赋权方法——变异系数法［１４］。利用该方法确定指标权重，可以较为客观地反映评价指标的重要性程度，避免专家赋权的主观偏好性，削弱极值指标对评价结果的影响［１５］。

变异系数法确定权重的步骤如下：

２）计算第ｊ项指标的权重ｗｊ

式（４）中，ｗｊ为第ｊ项指标的权重，ｗｊ∈［0，1］；?滓ｊ为第ｊ项指标的变异系数，?滓ｊ∈［0，1］。

按上述方法计算的各指标权重如表１所示。

２．４ 评价模型

在完成数据标准化、确定指标权重之后，就可以计算各待评样本的生态稳定性评价值，具体模型为：

式（5）中：Ａｉ为第ｉ个样本的生态稳定性评价值，Ａｉ∈［0，100］。

３ 评价结果

从自然环境状态来看，恩施州８县（市）中评价结果（表2）最好的是咸丰县（７２．６１分），其次是鹤峰县（５７．９７分）。咸丰县森林覆盖率达７７．２％，高于全州平均水平７１．０％，在州内８县（市）中位居第一；单位面积物种数目为１．１２４，仅次于宣恩县，在州内８县（市）中位居第二；年均降雨量１ ３８１ ｍｍ，仅次于鹤峰县；年暴雨天数４．３ ｄ，略高于全州平均值；水土流失面积百分比为２８．０５％，低于全州平均值３４．０８％；年空气质量优良天数达３６６ ｄ。相对而言，州内自然环境状态较差的是巴东县（３２．６５分）、利川市（３３．３７分）。巴东县森林覆盖率５８．１％，是州内８县（市）中最低的；水土流失面积百分比４５．９１％，是８县（市）中最高的。利川市森林覆盖率５８．９％，仅高于巴东县；年空气质量优良天数３４９ ｄ，仅高于恩施市。

从人为干扰状况来看，８县（市）中评价结果最好的是宣恩县（８１．１６分），其次是鹤峰县（７３．９７分）、咸丰县（６９．３７分）。宣恩县拥有七姊妹山国家级自然保护区，并与利川市、恩施市共享星斗山国家级自然保护区，是８个县（市）中国家级自然保护区面积最大的，也是国家级自然保护区面积比率最高的；该县人均耕地面积0.11 hm2，为州内８县（市）之首；城市化水平２７．４９％，为州内８县（市）中最低；其人口密度、公路密度，均低于全州平均水平。该县主要的劣势是，坡耕地百分比（１２．４４％）高于全州平均值９．２６％；固废无害化处理率、废水处理率也未达标。相对而言，人为干扰状况较差的是来凤县（２８．１３分）和巴东县（３８．２０分）。来凤县境内没有国家级自然保护区，土地质量差，坡耕地百分比达２１．１８％，是８县（市）中最高的；人口密度为每平方公里２４３．７４人，也是８县（市）中最高的；固废无害化处理率、废水处理率分别为７２．７０％和６３．６２％，不仅未达标，而且低于全州的平均水平。巴东县境内也没有国家级自然保护区，且固废无害化处理率只有３６．４０％，是８县（市）中最低的；由于交通较为便利，巴东县公路密度较高，为每平方公里１．０７ ｋｍ，为全州各县（市）之首。

就生态稳定性综合评价结果而言，恩施州８县（市）中得分最高的是咸丰县（６７．０４分），其次是宣恩县（６４．２２分）、鹤峰县（５９．２８分），均高于８县（市）平均值４６．９０分；得分低于平均值的有恩施市（４３．５９分）、利川市（３８．４０分）、建始县（３７．１０分）、来凤县（３４．０８分）、巴东县（３１．４６分）。

４ 结论

本研究从自然环境状态、人为干扰状况两个方面共遴选了１４项指标，采用变异系数法确定了各项指标的权重，进而构建了鄂西南地区生态稳定性评价模型。权重赋值结果表明，在自然环境状态评价的６项指标中，正向指标森林覆盖率、负向指标年暴雨天数权重较大，是影响区域自然环境状态的主要指标；在人为干扰状况评价的８项指标中，正向指标国家级自然保护区面积比率、人均耕地面积，负向指标人口密度、坡耕地百分比权重较大，是影响区域人为干扰状况的主要指标。

采用所建立的指标体系和评价模型对恩施自治州所属的８县（市）进行了评价，结果表明，８县（市）中自然环境状态评价结果最好的是咸丰县和鹤峰县，相对较差的是巴东县、利川市；８县（市）中人为干扰状况评价结果最好的是宣恩县、鹤峰县、咸丰县，相对较差的是来凤县、巴东县。生态稳定性综合评价值较高的是咸丰县、宣恩县、鹤峰县，其余依次是恩施市、利川市、建始县、来凤县、巴东县。

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（责任编辑 罗亚军）